GWAS và dự đoán di truyền tính kháng rầy nâu trên lúa

 GWAS và dự đoán di truyền tính kháng rầy nâu trên lúa

Nguồn: Cong Zhou, Weihua Jiang, Jianping Guo, Lili Zhu, Lijiang Liu, Shengyi Liu, Rongzhi Chen, Bo Du, Jin Huang. 2024. Genome-wide association study and genomic prediction for resistance to brown planthopper in rice. Front Plant Sci.; 2024 Mar 21: 15:1373081.doi: 10.3389/fpls.2024.1373081.

 

Rầy nâu (BPH) là đối tượng dịch hại nghiêm trọng cho sản xuất lúa trên toàn thế giới. Phát triển giống lúa kháng rầy mang mang kháng BPH là nội dung quan trọng. Trong nghiên cứu này, người ta tiến hành đánh giá tính kháng của tập đoàn căn bản bao gồm 502 mẫu giống với thang điểm chuẩn, tăng  khối lượng cơ thể (weight gain rates) và dịch bài tiết (honeydew excretions). Có tất cả 117 giống lúa kháng (23.31%). Genome-wide association studies (GWAS) được tthực hiện trên tập đoàn 50 giống lúa và loài phụ, có 6 loci liên kết có ý nghĩa với thang điểm kháng (P value < 1.0e-8). Trong các loci như vậyse loci, người ta xác định được 8 gen ứng cử viên mã hóa receptor-like protein kinase (RLK), nucleotide-binding và leucine-rich repeat (NB-LRR), hoặc LRR proteins. Hai loci chưa được tìm thấy trong kết quả trước đó, hoàn toàn mới. Người ta đánh giá được khả năng dự đoán qua sàng lọc di truyền (genomic selection) của tính kháng BPH. Kết quả cho thấy mức độ chính xác cao nhất của tính kháng BPH là 0.633. Như kỳ vọng, mức độ chính xác dự đoán cùng tiến theo số lượng chỉ thị phân tử SNPs, Một array có 6.7K SNPs tăng chính xác có thể so sánh được với bộ 268K SNPs. Theo mô phỏng toán thống kê ứng dụng, random forest model biểu hiện mức chính xác dự đoán cao nhất. Bên cạnh, gia tăng số quần thể “training” cũng cải tiến được độ chính xác dự đoán; tuy nhiên, không khác biệt có ý nghĩa giữa training population của 737 và 1179. Khi có quan hệ di truyền quá gần giữa quần thể training và quần thể validation, mức độ chính xác cao hơn được ghi nhận với những kịch bản theo khoảng cách di truyền. Kết quả ghi nhận nhiều gen ứng cử viên kháng rầy và nguồn vật liệu bố mẹ, rất hữu ích cho ứng dụng genomic selection (sàng lọc di truyền) phục vụ cải tiến giống lúa cao sản kháng rầy nâu.

 

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38576786/

 

Hình 4. Manhattan plot và Quantile-Quantile (QQ) plot của tính kháng rầy nâu trong 502 giống lúa (A), indica (B), japonica (C) và circum-aus (D). Mật độ chỉ thị SNPs được đánh dấu dưới nhiễm sắc thể. The p-value threshold for significance is 1.0×10-8.